新疆东天山红云滩铁矿床稀土元素特征及其成因意义

摘 要：新疆东天山红云滩铁矿赋存于下石炭统雅满苏组火山沉积岩系中，矿体呈层状、似层状、透镜状产出，主要受北东向、北北东向压扭性逆断层控制。本研究识别出夕卡岩期、热液期和表生期3个成矿期，进一步划分为4个成矿阶段：无水夕卡岩阶段、退化蚀变阶段（主成矿期）、热液早期阶段及石英硫化物阶段。岩石及矿物的稀土元素特征表明：夕卡岩期的石榴石稀土元素配分模式呈折线形，具有明显的Eu正异常，显示岩浆热液成因特征，而主成矿期磁铁矿的稀土元素特征显示与石榴石具有同源性。热液期磁铁矿及黄铁矿具有明显的Eu负异常及弱的Ce负异常，表明富Eu成矿流体在夕卡岩期的高温氧化环境下形成了夕卡岩及铁矿体，在热液期则逐渐转变为低温还原环境后形成脉状和浸染状铁矿化及硫化物。成矿地质特征及岩石和矿物稀土元素特征指示红云滩铁矿床是岩浆热液成因的夕卡岩化的产物。

关键词：磁铁矿；石榴石；夕卡岩；稀土元素；铁矿床；东天山；新疆

中图分类号：P611.1+1；P618.31 文献标志码：A

Characteristic of REE of Hongyuntan Iron Deposit in the

Eastern Tianshan of Xinjiang and Its Genetic Significance

ZHANG Licheng1，2， WANG Yitian2， CHEN Xuefeng3， MA Shiqing3

（1. School of Earth Sciences and Resources， China University of Geosciences， Beijing 100083， China； 2. Key Laboratory

of Metallogeny and Mineral Assessment of Ministry of Land and Resources， Institute of Mineral Resources，

Chinese Academy of Geological Sciences， Beijing 100037， China； 3. No.1 Geological Party， Xinjiang Bureau

of Geology and Mineral Resources， Shanshan 838204， Xinjiang， China）

Abstract： Hongyuntan iron deposit in the eastern Tianshan of Xinjiang is hosted in volcanicsedimentary series of the Lower Carboniferous Yamansu Formation. The ore bodies occur as layered， stratiformlike or lenticular， and are mainly controlled by NE and NNEtrending compressoshear thrust faults. The metallogenic periods including skarn， hydrothermal and supergene were recognized， and were further divided into four metallogenic stages including anhydrous skarn， degenerate alteration （principal metallogenic stage）， early hydrothermal and quartzsulfide. Characteristics of REE of rock and mineral showed that chondritenormalized REE pattern of garnet during the skarn period was polygonal line shape with obvious Eu positive anomaly， the genetic characteristic was magmatic hydrothermal， and the characteristic of REE of magnetite during the principal metallogenic stage was homogenous with that of garnet. Magnetite and pyrite during the hydrothermal period showed obvious Eu negative anomaly and weak Ce negative anomaly， so that Eurich oreforming fluid developed skarn and iron ore body in the high temperature and oxidation environment during the skarn period， and gradually developed vein and disseminated iron mineralizer and sulfide in the low temperature and reduction environment during the hydrothermal period. Characteristics of metallogenic geology and REE of rock and mineral indicated that Hongyuntan iron deposit was the skarnized product with magmatic hydrothermal genesis.

Key words： magnetite； garnet； skarn； iron deposit； REE； eastern Tianshan； Xinjiang

0 引 言

1-中新生界；2-二叠纪陆相火山沉积岩系；3-石炭纪火山沉积岩系；4-奥陶纪—泥盆纪火山沉积岩系；5-前寒武纪变质岩；6-花岗岩类；7-铁矿床位置及名称（大点表示中型，小点表示小型）；8-剪切带；9-断层；10-断裂带编号；F1为康古尔—

黄山断裂；F2为苦水断裂；F3为阿齐克库都克大断裂

图1 东天山区域地质及铁矿床分布

Fig.1 Geological Map of Eastern Tianshan and Distribution of Iron Deposits

新疆东天山造山带中的觉罗塔格成矿带是中国重要的多金属成矿带之一，在其下石炭统雅满苏组地层中赋存了一系列中小型铁矿床，自西向东依次分布有阿齐山、红云滩、铁岭、彩虹山、百灵山、赤龙峰、库姆塔格、雅满苏等铁矿床，显示出良好的铁矿资源找矿前景。其中，红云滩铁矿在1988年就已经有了小规模的露天民采，之后由新疆地质矿产勘查开发局第一地质大队在2006年和2008年分2次对其进行资源储量核实，其资源量已达中型规模 。王正廷根据矿床的地质特征及硫同位素特征，认为该矿床是多次火山蚀变和接触变质叠加火山喷发堆积成因；也有人根据区域的成矿特点认为该矿床是海相火山岩型 、火山气液型及接触交代夕卡岩型等。吴昌志等对矿区花岗岩的年代学和地球化学研究表明，其形成于早—中石炭世的岛弧环境。张增杰等对矿石的稳定同位素进行了系统研究，氢、氧同位素表明从成矿前到成矿后，成矿流体均有大气降水的参与，硫同位素表明成矿物质具有幔源特征。总之，学者普遍认为该矿床的成矿作用与岩浆作用有关，但具体是火山活动还是侵入活动则存在分歧。笔者对红云滩铁矿床的岩体、赋矿地层和石榴石、磁铁矿、黄铁矿单矿物的稀土元素组成特征进行了系统研究，以期示踪成矿物质来源及成矿作用过程，为深入认识矿床成因和明确进一步找矿方向提供新的证据。

1 区域地质背景

东天山造山带觉罗塔格成矿带南以阿其克库都克—沙泉子断裂为界，北界在吐哈盆地南缘，西起托克逊以东，东至甘肃—新疆交界（图 1）。3条近东西向的大型断裂带奠定了觉罗塔格造山带的基本构造格架，自北向南依次为康古尔—黄山断裂带、苦水断裂带和阿其克库都克断裂带，将造山带分为3个成矿带，即北部的大南湖—头苏泉岛弧成矿带（北带）、中部的康古尔—黄山剪切成矿带（中带）和南缘的阿齐山—雅满苏岛弧成矿带（南带）（图 1）。红云滩铁矿床就位于阿齐山—雅满苏岛弧带成矿带西南缘的阿齐山背斜的东南翼。

阿齐山—雅满苏岛弧带出露地层以下石炭统雅满苏组最为广泛，其岩性为浅海相中—酸性、基性熔岩、火山碎屑沉积岩和碳酸盐岩等一套相变比较复杂的沉积物，厚度一般大于2 000 m，其中在阿齐山一带稍薄，而在雅满苏地区厚度较大。在阿齐山西部，雅满苏组不整合于下石炭统小热泉子组之上，后者主要为中性火山熔岩、火山碎屑岩夹陆源碎屑岩，底部为少量玄武质熔岩 。

觉罗塔格造山带的岩浆岩发育，尤其是华力西期和印支期侵入岩分布最广。侵入岩以深成岩为主，浅成岩次之，形态包括岩基、岩株、岩墙等。岩性从超基性、基性到中酸性等各类岩浆岩均有发育，其中超基性—基性岩体主要分布于东段的黄山一带，中酸性岩体尤其是花岗岩类侵入岩则在全区普遍发育。在阿齐山—雅满苏岛弧带中分布着一系列整体呈东西向展布的中酸性岩体，自西向东分别有红云滩、铁岭、百灵山和骆驼峰等岩体。其中红云滩岩体的岩性主要有闪长岩、花岗闪长岩、石英闪长岩、云英闪长岩、二长花岗岩及钾长花岗岩等，为华力西中期岩浆活动的产物。

2 成矿地质特征

2.1 矿区地质特征

该矿区出露地层[图2（a）]主要为下石炭统雅满苏组上亚组第一岩性段（C1y1），总厚度近1 000 m。地层走向主要呈北北东向展布，倾向北西西，倾角30°～50°。由于华力西中期中酸性岩体的侵入，致使下石炭统地层呈东薄西厚的顶盖残留体产出。该岩性段主要由中基性—中酸性火山碎屑岩及中酸性熔岩和正常碎屑岩组成，由下而上划分为3个岩性层。Ⅰ岩性层（C1y11）：下部为灰白带褐黄色、厚层至块状凝灰质砾岩，砾石成分主要为石英；次有少量凝灰质砂岩，胶结物为凝灰质，分布于矿区北部；上部为浅黄色至褐黑色凝灰质粉砂岩、含砾或粗砂的粉砂岩。Ⅱ岩性层（C1y21）：下部为含磁铁矿的安山质凝灰岩与凝灰质粉砂岩呈不均匀互层，夹熔岩角砾岩、中酸性熔岩；上部为深灰至暗绿色安山质晶屑凝灰岩与安山质细凝灰岩互层，局部出现大理岩（或结晶灰岩）的小透镜体；本岩性段为矿区主要含矿地层。Ⅲ岩性层（C1y31）：主要为石英角斑岩夹深灰至暗绿色安山质凝灰岩。

该矿区构造发育，主体为一个两翼开阔而平缓的向斜，轴向北东东且略向西倾伏。向斜轴总长1 600 m，核部由C1y31石英角斑岩组成，C1y21安山质凝灰岩围绕核部地层呈封闭状分布。东端倾角30°～50°，西端倾角50°～70°。两翼在岩石蚀变和铁矿化方面均有明显差异：北翼岩石蚀变强烈，铁矿化较强，因而铁矿体分布也较多，尤其在东端转折部位蚀变和铁矿化均强烈，是赋矿的最主要地段；南翼岩石蚀变和铁矿化均较微弱，加之被花岗岩体破坏而出露不完整。向斜构造中发育有北东向、北西向及北东东向3组断裂，其中北东向断裂是矿区内主要控矿构造。

该矿区岩浆岩发育，侵入岩分布极为广泛，属于红云滩岩体的一部分，主要有3期岩浆活动。第1期为中入岩，岩性不均一，岩相变化较大，岩性主体为闪长岩、石英闪长岩，局部相变为含石英辉长闪长岩，各种岩相之间均呈逐渐过渡的关系，在矿区北部、东部及西部均有出露。第2期为酸入岩，即花岗闪长岩、钾长花岗岩、二长花岗岩、石英正长岩，广泛出露于矿区南部和东部。第2期侵入体为复式岩体的主体部分，常见有侵入于第1期岩体内的现象，接触面比较清晰，对地层和闪长岩体混染作用强烈。第3期为浅成岩脉，包括闪长玢岩、石英钠长斑岩、辉绿玢岩、花岗细晶岩、电气石细晶岩及花岗斑岩等，主要沿北东东、北东及北西向3组断层充填，一般长数十米至数百米，最长超过1 000 m，一般宽2～10 m。在地表和钻孔内均见有岩脉穿切矿体的现象，说明其形成应在成矿期之后。

图（b）引自文献

图2 红云滩矿区地质概况

Fig.2 General Geology of Hongyuntan Ore District

2.2 矿体特征

铁矿体和矿化体主要产于第1岩性段Ⅱ岩性层呈不均匀互层安山质凝灰岩与凝灰质粉砂岩的地层中[图 2（a）、（b）]。其共有Ⅰ～Ⅴ号5个矿带，呈层状、似层状、透镜状分布，倾向北西，倾角20°～75°，与地层呈10°～15°交角。矿石品位（质量分数，后文同）45%～58%。矿体受北东向构造裂隙控制明显，在平面上平行排列，在剖面上呈雁列式出现。近地表矿体规模小、连续性差但品位高，往深部矿体规模大、连续好但品位低。对于单个矿体具有“中富边贫、上富下贫”的特点。单个矿体长一般为100～300 m，最大达540 m，平均厚度达6～12 m。

图3 围岩及矿石特征

Fig.3 Characteristics of Wall Rocks and Ores

矿石类型按成因分为夕卡岩型和热液型2种。夕卡岩型矿石：磁铁矿一般与阳起石、透闪石、绿帘石、镁角闪石、绿泥石等含水夕卡岩矿物共生，也常见交代石榴石、透辉石等无水夕卡岩矿物。磁铁矿一般呈中细粒（0.1 mm），自形—它形粒状结构，通常呈定向的稠密浸染状、团块状、脉状[图 3（d）、（h）]分布于矿石内部或者矿体与围岩的接触带上，脉体一般长0.5～2 m，宽可达0.5～5 cm。黄铜矿一般呈细粒它形结构与黄铁矿共生。

该矿区围岩蚀变发育， 具有对称分带特点[图 3（c）]，空间上表现出从矿体（矿化体）到围岩，蚀变呈从深色到浅色的变化现象。深色蚀变主要包括石榴石化、透辉石化、阳起石化、透闪石化及绿帘石化等，矿体（矿化体）产于此蚀变带中；浅色蚀变主要包括硅化、钠长石化及少量的黑云母化、钾长石化等。

2.3 成矿期次划分

根据矿体产出特征、矿石组构和矿物共生组合，本研究将红云滩铁矿床的成矿过程划分为3个成矿期，即夕卡岩期、热液期和表生期，进一步划分为4个成矿阶段，其中夕卡岩期为主成矿期。

夕卡岩期：早期阶段为无水夕卡岩阶段，主要形成石榴石，其次为透辉石和少量磁铁矿等，多分布于主矿体下部，形成贫铁矿体；晚期阶段为退化蚀变阶段，形成阳起石、透闪石、绿帘石、镁角闪石、绿泥石等含水硅酸盐矿物以及大量磁铁矿，构成主矿体，是主成矿阶段。

热液期：早期阶段形成少量脉状及浸染状的粗粒磁铁矿，一般不构成独立矿体。同时伴随硅化、钠长石化等浅色蚀变；晚期阶段为石英硫化物阶段，主要形成石英、绿帘石、黄铁矿及少量的黄铜矿等，主要分布在矿体边部及蚀变带中。

表生期：在地表及浅部矿体中形成褐铁矿、孔雀石等氧化矿物。

3 样品及分析方法

3.1 样品

本次工作对红云滩铁矿V号矿带2号竖井中的1250中段7号和9号穿脉以及钻孔ZK402、ZK903、ZK1401、ZK1403进行了系统观察、测量和样品采集。用于测试的岩石样品共计12件，包括1件钾长花岗岩、5件闪长岩、6件安山质凝灰岩、16件单矿物样品（5件石榴石、9件磁铁矿和2件黄铁矿）。

钾长花岗岩：在红云滩岩体中大面积产出，主要分布在矿区南部和东部，中细粒花岗结构，块状构造。主要矿物有微斜长石，板状，发育格子双晶，体积分数为35%～40%；斜长石，长条状，体积分数为10%～15%；石英，它形粒状，体积分数为25%～30%；黑云母，片状，体积分数为10%～15%；少量普通角闪石和磁铁矿体积分数小于5%[图 3（k）、（p）]。

闪长岩：主要分布在矿区北部和西部，细粒半自形等粒结构，块状构造。主要矿物有斜长石，长条状，发育聚片双晶，体积分数为60%；角闪石，长柱状，体积分数为30%；磁铁矿，它形粒状，表面有横纹，体积分数为8%；黄铁矿，它形粒状，体积分数为2%[图 3（l）、（m）]。

安山质凝灰岩：细粒凝灰结构，块状构造。主要矿物有石英、阳起石、岩屑、钾长石，副矿物有绿帘石、黄铁矿、磁铁矿、黑云母等。石英为他形粒状，溶蚀边发育，体积分数为20%；阳起石为长柱状，浅绿—绿多色性，粒度均匀，溶蚀边不发育，体积分数为20%；岩屑为椭圆—不规则状，溶蚀边发育，发育少量的绿帘石化，体积分数为15%；绿帘石为粒状，黄绿色—浅绿色多色性，体积分数为5%；黑云母为片状，绿褐色—褐色多色性，以石英黑云母脉产出；钾长石为长条状—不规则状，发育简单双晶，表面较脏，体积分数为30%；黄铁矿为半自形粒状，体积分数为5%[图 3（i）、（n）]。

石榴石：主要产于主矿体下部的石榴石（透辉石）磁铁矿[图 3（o）]中，以浸染状产出为主，少量块状，褐红色，自形—它形粒状。自形的石榴石[图 3（p）]可见环带结构，粒度0.05～1 mm，而半自形—它形的石榴石一般可被磁铁矿交代[图 3（b）]或在石榴石颗粒内的不规则裂纹中充填磁铁矿。

磁铁矿：2种产状，一种为交代石榴石、透辉石，与角闪石、阳起石等矿物共生，它形粒状，粒度001～0.1 mm，主要呈稠密浸染状、块状产出，为夕卡岩期磁铁矿[图 3（a）、（d）]；另一种与黑云母、钠长石化伴生，半自形—它形粒状，粒度较大，一般为0.05～0.2 mm，主要呈脉状、稀疏浸染状产出，为热液期磁铁矿[图 3（g）、（q）]。

黄铁矿：产于石英硫化物阶段，一般呈弱定向的浸染状、团块状、脉状[图 3（d）]产出，常与石英、绿帘石、少量黄铜矿共生[图 3（h）]，粒度较大（0.1～3 mm）[图 3（r）]。

3.2 分析方法

薄片鉴定后，将要测定的全岩样品先清洗再粉碎、缩分；将要测定的单矿物样品先清洗再粉碎，在双目镜下进行人工挑选，纯度达99%以上。全岩和单矿物样品在玛瑙研钵中研磨至0071 mm粒径（200目）以下备用。样品制作由廊坊市科大岩石矿物分选技术服务有限公司完成。稀土元素分析在核工业北京地质研究院测定，采用等离子质谱法（ICPMS）分析，分析误差小于5%。

4 结果分析

33件岩石及单矿物稀土元素分析结果列于表1，表1中的稀土元素球粒陨石标准采用Taylor等1985年提出的数据 ；其中，产于红云滩岩体的黑云母二长花岗岩样品X342、X344、X345、X339、X340引自文献。

钾长花岗岩：稀土元素总含量（质量分数，后文同）为1791×10-6。wLREE/wHREE=570，w（La）N/w（Yb）N=194，显示轻、重稀土元素之间发生了较明显的分异作用，轻稀土元素相对富集。w（La）N/w（Sm）N=928，w（Gd）N/w（Yb）N=406，表明轻稀土元素内部分异较强烈，而重稀土元素内部分异

注：X342、X344、X345、X339、X340据文献，其他数据为本文资料；w（·）为元素含量；w（·）N为元素含量球粒陨石标准化后的值；wREE为稀土元素总含量；wLREE为轻稀土元素总含量；wHREE为重稀土元素总含量；δ（·）为元素异常。

相对较弱。δ（Eu）=090，具有较弱的Eu负异常。δ（Ce）=099，基本无Ce异常。稀土元素配分模式[图 4（a）]为轻稀土元素富集的右倾型。

黑云母二长花岗岩：稀土元素总含量为（6059～138.03）×10-6 。其中，wLREE/wHREE =550～1237，w（La）N/w（Yb）N=434～1268，显示轻、重稀土元素之间发生了较明显的分异作用，轻稀土元素相对富集。w（La）N/w（Sm）N=218～636，w（Gd）N/w（Yb）N=088～148，表明轻稀土元素内部分异较强烈，而重稀土元素内部分异相对较弱。δ（Eu）=029～072，具有较强的Eu负异常。δ（Ce）=099～104，基本无Ce异常。稀土元素配分模式[图 4（b）]为轻稀土元素富集的右倾型。

闪长岩：稀土元素总含量为（7579～19867）×10-6。wLREE/wHREE=215～825，w（La）N/w（Yb）N=327～1028，显示轻、重稀土元素之间发生了较明显的分异作用，轻稀土元素相对富集。w（La）N/w（Sm）N=151～319，w（Gd）N/w（Yb）N=126～267，表明轻、重稀土元素内部均有较强分异作用。δ（Eu）=074～125，δ（Ce）=096～100，基本无明显异常。稀土元素配分模式[图 4（c）]为轻稀土元素富集的右倾型。

安山质凝灰岩：稀土元素总含量为（6196～15027）×10-6。wLREE/wHREE=255～687，w（La）N/w（Yb）N=286～852，显示轻、重稀土元素之间发生了较明显的分异作用，轻稀土元素相对富集。w（La）N/w（Sm）N=194～309，w（Gd）N/w（Yb）N=097～134，表明轻稀土元素内部发生了较强的分异作用，而重稀土元素间分异作用不明显。δ（Eu）=035～077，δ（Ce）=089～100，显示明显的Eu负异常和弱的Ce负异常。稀土元素配分模式[图 4（d）]显示轻稀土元素富集的右倾型。

石榴石：稀土元素总含量为（7947～11103）×10-6。wLREE/wHREE=212～637，w（La）N/w（Yb）N=082～184，显示轻、重稀土元素之间发生了分异作用，部分样品轻稀土元素相对富集。w（La）N/w（Sm）N=069～106，w（Gd）N/w（Yb）N=075～148，表明轻、重稀土元素内部发生一定程度的分异作用。δ（Eu）=182～302，δ（Ce）=110～144，显示强的Eu正异常、弱的Ce异常。稀土元素具有相似的配分模式[图 4（e）]，呈折线型分布，轻稀土元素曲线呈向上弧形弯曲，一般在Eu处出现峰值，重稀土元素曲线多数略向上弧形弯曲，少数较平直。

磁铁矿：夕卡岩期磁铁矿稀土元素总含量很低，变化较大，为（226～1253）×10-6。wLREE/wHREE =355～1601 ，w（La）N/w（Yb）N=166～1476，显示轻、重稀土元素之间分异较强烈，轻稀土元素相对富集。w（La）N/w（Sm）N=12～73，w（Gd）N/w（Yb）N=073～102，表明轻稀土元素内部分异作用强烈，而重稀土元素分异较弱。δ（Eu）=107～216，δ（Ce）=088～115，显示强的Eu正异常、弱的Ce负异常。稀土元素配分模式[图 4（f）]上形状差别较大，但具有相似的规律，即轻稀土元素富集的右倾型具有Eu正异常及弱的Ce负异常。热液期磁铁矿稀土元素总量也很低，变化很小，为（095～242）×10-6。wLREE/wHREE=198～695，w（La）N/w（Yb）N=068～608，显示轻、重稀土元素之间分异不太强烈，轻稀土元素相对富集。w（La）N/w（Sm）N=071～147，w（Gd）N/w（Yb）N=051～268，表明轻、重稀土元素内部分异作用都不明显。δ（Eu）=042～077，δ（Ce）=057～089，具有Eu负异常和Ce异常。稀土元素配分模式[图 4（g）]为轻稀土元素弱富集的缓右倾型。

黄铁矿：稀土元素总含量很低，为（1153～1546）×10-6。wLREE/wHREE=355～1601，w（La）N/w（Yb）N=216～439，显示轻、重稀土元素之间分异较强烈，轻稀土元素相对富集。w（La）N/w（Sm）N=223～400，w（Gd）N/w（Yb）N=067～098，表明轻稀土元素内部分异作用强烈，而重稀土元素分异很弱。δ（Eu）=034，δ（Ce）=095～102，有强的Eu负异常，而无Ce异常。稀土元素配分模式[图 4（h）]为轻稀土元素富集的缓右倾型。

ws为样品含量；wc为球粒陨石含量

图4 岩石和单矿物稀土元素配分模式

Fig.4 Chondritenormalized REE Patterns of Rocks and Monominerals

5 讨 论

5.1 磁铁矿的成因

在地质特征上，红云滩磁铁矿体产于石榴石、透辉石、阳起石等夕卡岩蚀变带内[图 2（c）]，石榴石磁铁矿是矿体中一类重要的矿石类型，夕卡岩期磁铁矿与石榴石呈交代结构[图 3（b）]、块状构造[图 3（o）]。在稀土元素组成特征上，夕卡岩期磁铁矿与石榴石的稀土元素配分模式具有相似性，均为右倾型，Eu正异常，基本无Ce异常，差别主要为轻、重稀土元素分馏程度不同[图4（e）、（f），表1]，暗示他们之间存在着成因联系。在w（Y）/w（Ho）w（La）/w（Ho）图解中夕卡岩期磁铁矿与石榴石的数据点呈水平分布 （图5），在w（La）N/w（Sm）Nw（La）N/w（Yb）N图中二者呈正相关关系（图6），均表明二者具有同源性。前人认为原岩和热液流体中稀土元素对热变质和强烈蚀变岩中稀土元素的分布影响是显著的 ，而一般认为流体中的稀土元素含量很低，接触交代夕卡岩稀土元素配分模式主要决定于岩浆岩的稀土元素分布模式。因此，接触交代成因夕卡岩中的稀土元素分布几乎完全承袭岩体中的稀土元素分布模式，而夕卡岩的稀土元素配分模式又基本上受石榴石中稀土元素配分模式控制 。红云滩铁矿夕卡岩期石榴石具有贫La的折线型稀土元素配分模式，完全不同于岩体[图 4（a）～（c）]和地层[图 4（d）]的稀土元素配分模式，表明夕卡岩并不是接触交代而成，这与矿体并不产于接触带的客观地质

事实相一致。这种折线型稀土元素配分模式与被认为是岩浆热液成因的长江中下游伏牛山铜（金）矿的石榴石 、新疆蒙库铁矿的石榴石 、乌吐布拉克铁矿的石榴石、内蒙黄岗梁铁锡矿早期阶段石榴石以及日本Yoshiwarasannotake铜（铁）矿床中石榴石稀土元素配分模式相似，均为贫La的折线型，而且伏牛山铜（金）矿、蒙库铁矿、乌吐布拉克铁矿矿体也都产于地层中的夕卡岩蚀变带内，均受构造控制明显。而热液期的磁铁矿稀土元素总量为095～242，配分模式为缓右倾型、Eu负异常、Ce负异常[图 4（f）]，与夕卡岩期磁铁矿的稀土元素总含量（（226～1253）×10-6）及稀土元素模式[图 4（f）]不同。在w（Y）/w（Ho）w（La）/w（Ho）图中向右上方向偏移（图5），w（Y）/w（Ho）为296～658，可能受到海相火山岩地层成岩过程中加入的海水影响（海水w（Y）/w（Ho）>44） 。Bau等认为w（Y）/w（Ho）在岩浆岩中没有明显变化，与球粒陨石中w（Y）/w（Ho）一致为28 。红云滩铁矿中夕卡岩期磁铁矿w（Y）/w（Ho）为255～345，夕卡岩期石榴石w（Y）/w（Ho）为27.3～29.9，均接近球粒陨石中的值，反映石榴石和磁铁矿的形成与岩浆活动有关。夕卡岩期磁铁矿及石榴石与赋矿地层安山质凝灰岩的稀土元素特征明显不同[图 4（d）、（e）、（f）]，而矿体局部形成的条带状矿石[图 3（e）]也是岩浆热液选择交代的结果。上述特征显示，夕卡岩期的磁铁矿与石榴石均为岩浆热液成因。结合成矿地质特征表明，夕卡岩是含矿岩浆热液沿断裂构造运移交代安山质凝灰岩地层的产物，在夕卡岩退化蚀变作用过程中导致铁元素大量沉淀形成红云滩铁矿。受构造控制而产于地层中的岩浆热液夕卡岩矿床在不少地区都有发现，如长江中下游的伏牛山铜（金）矿、新疆阿勒泰蒙库铁矿和乌吐布拉克铁矿等。

5.2 成矿条件

夕卡岩期的石榴石、磁铁矿及热液期的磁铁矿、黄铁矿均具有显著的Eu异常。前人研究表明，长石斑晶与流体离子交换反应以及矿物或岩石对Eu2+的吸附作用、吸附与络合的复合作用等多种因素都可以造成Eu正异常，但共同点都是将Eu主要以二价态离子出现作为前提。根据对Eu2+Eu3+在氧化还原平衡时的流体氧逸度与温度、压力、pH 值关系的研究，流体氧逸度随着温度升高而快速增大， 随着pH值的变大而略有增加， 随着压力的增大略有降低， 指示较高的温度是Eu2+在流体中以主要形式出现的重要条件，即温度条件是影响流体是否发育Eu正异常的重要因素。红云滩铁矿夕卡岩期的石榴石、磁铁矿均出现强的Eu正异常，热液期的磁铁矿、黄铁矿出现强的Eu负异常，暗示夕卡岩阶段为温度较高的岩浆流体，而到了热液期，流体温度降低。Ce异常和Eu异常也可反映成岩成矿的氧逸度，在氧化环境下的沉积物中呈现Ce正异常或无明显的负异常，而当处于缺氧环境或还原环境下，沉积物中呈现Ce负异常 。红云滩铁矿夕卡岩期石榴石、磁铁矿具有Eu正异常及弱的Ce正异常，但热液期磁铁矿具有Eu负异常，无明显Ce异常，而黄铁矿具有Eu负异常及弱的Ce正异常，从夕卡岩期到热液期δ（Eu）与δ（Ce）一起减少（图 7），具有很好的相关性，总体上也表明成矿流体由氧化环境转变为还原环境。而热液期黄铁矿相对热液期磁铁矿向右下偏移（图 7）并具有弱的Ce正异常，可能是由于在热液晚期富Ce海水的加入造成的 。总之，富Eu成矿流体在夕卡岩期的高温氧化环境下形成了夕卡岩型铁矿体，在热液期则逐渐转变为低温还原环境形成脉状和浸染状铁矿化及硫化物。

图7 单矿物的δ（Ce）δ（Eu）图解

Fig.7 δ（Ce）δ（Eu） Diagram of Monomineral

6 结 语

（1）岩石及矿物的稀土元素特征表明，夕卡岩期石榴石的稀土元素配分模式呈折线形，具有明显的Eu正异常，显示岩浆热液成因特征，而主成矿期磁铁矿的稀土元素特征显示其与石榴石具有同源性。

（2）从夕卡岩期石榴石、磁铁矿的Eu正异常转变到热液期磁铁矿、黄铁矿的Eu负异常，而且从夕卡岩期到热液期δ（Eu）与δ（Ce）一起减少，具有很好的相关性，表明富Eu成矿流体在夕卡岩期的高温氧化环境下形成了夕卡岩及铁矿体，在热液期则逐渐转变为低温还原环境形成脉状和浸染状铁矿化及硫化物。

（3）结合矿床地质特征及稀土元素特征，磁铁矿的形成与夕卡岩化密切相关，红云滩铁矿为与岩浆或岩浆热液有关的夕卡岩型矿床。

野外工作期间得到了新疆地质矿产勘查开发局董连慧总工程师及新疆地质矿产勘查局第一地质大队肖忠、刘国辉高级工程师的大力支持，在此表示诚挚感谢！

参考文献：

References：

姜福芝，秦克章，方同辉，等.东天山铁矿床类型、地质特征成矿规律与找矿方向[J].新疆地质，2002，20（4）：379383.

JIANG Fuzhi，QIN Kezhang，FANG Tonghui，et al.Types，Geological Characteristics，Metallogenic Regularity and Exploration Target of Iron Deposits in Eastern Tianshan Mountains[J].Xinjiang Geology，2002，20（4）：379383.

冯 京，徐仕琪，田江涛，等.东天山海相火山岩型铁矿成矿规律研究方法[J].新疆地质，2009，27（4）：330336.

FENG Jing，XU Shiqi，TIAN Jiangtao，et al. Methods of Metallogenic Regularity of Marine Volcanictype Iron Ore of East Tianshan of Xinjiang[J].Xinjiang Geology，2009，27（4）：330336.

王春龙，王义天，董连慧，等.新疆西天山松湖铁矿床稀土和微量元素地球化学特征及其意义[J].矿床地质，2012，31（5）：10381050.

WANG Chunlong，WANG Yitian，DONG Lianhui，et al.Geochemical Characteristics of Rare Earth and Trace Elements Compositions of Songhu Iron Deposit in Western Tianshan of Xinjiang and Their Significance[J].Mineral Deposits，2012，31（5）：10381050.

新疆地质矿产勘查开发局.新疆鄯善县红云滩铁矿二期资源储量核查报告[R].乌鲁木齐：新疆地质矿产勘查开发局，2009.

Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources.The Second Phase Resource Reserves Verification Report from Hongyuntan Iron Deposit of Shanshan County in Xinjiang[R].Urumqi：Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources，2009.

王正廷.北天山红云滩铁矿成矿模式探讨[C]∥中国地质科学院天津地质矿产研究所.中国地质科学院天津地质矿产研究所文集.北京：地质出版社，1980：115128.

WANG Zhengting.A Discussion on Minerogenetic Model of Hongyuntan Iron Deposit in the Northern Tianshan Mountain[C]∥Tianjin Institute of Geology and Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences.Symposium of Tianjin Institute of Geology and Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences.Beijing：Geological Publishing House，1980：115128.

徐仕琪，赵同阳，冯 京，等.东天山海相火山岩型铁矿区域成矿规律研究[J].新疆地质，2011，29（2）：173177.

XU Shiqi，ZHAO Tongyang，FENG Jing，et al.Study on Regional Metallogenic Regularity of Marine Volcanic Type Iron Ore in the East Tianshan of Xinjiang[J].Xinjiang Geology，2011，29（2）：173177.

张成和，丁天府.试论新疆天山地区石炭纪海相火山岩型铁矿成矿条件[J].西北地质，1984（3）：1018.

ZHANG Chenghe，DING Tianfu.Carboniferous Marine Volcanic Rock Type Ore Deposit Forming Conditions in Tianshan of Xinjiang[J].Northwestern Geology，1984（3）：1018.

王登红，李纯杰，陈郑辉，等.东天山成矿规律与找矿方向的初步研究[J].地质通报，2006，25（8）：910915.

WANG Denghong，LI Chunjie，CHEN Zhenghui，et al.Metallogenic Characteristics and Direction in Mineral Search in the East Tianshan of Xinjiang，China[J].Geological Bulletin of China，2006，25（8）：910915.

吴昌志，张遵忠，ZAW K，等.东天山觉罗塔格红云滩花岗岩年代学、地球化学及其构造意义[J].岩石学报，2006，22（5）：11211134.

WU Changzhi，ZHANG Zunzhong，ZAW K，et al.Geochronology，Geochemistry and Tectonic Significances of the Hongyuntan Granitoids in the Qoltag Area，Eastern Tianshan[J].Acta Petrologica Sinica，2006，22（5）：11211134.

张增杰，孙敬博，胡明月，等.东天山红云滩铁矿稳定同位素地质特征及其对成矿作用过程的指示[J].地球学报，2012，33（6）：918924.

ZHANG Zengjie，SUN Jingbo，HU Mingyue，et al.Study on Stable Isotopic Characteristics of the Hongyuntan Iron Deposit of Eastern Tianshan and Their Implications for the Process of Mineralization[J].Acta Geoscientica Sinica，2012，33（6）：918924.

马瑞士，王赐银，叶尚夫，等.东天山构造格架及地壳演化[M].南京：南京大学出版社，1993.

MA Ruishi，WANG Ciyin，YE Shangfu，et al.Tectonic Framework and Evolution of the Eastern Tianshan Mountains[M].Nanjing：Nanjing University Press，1993.

姬金生，陶洪祥，杨兴科.东天山中段不同构造环境火山岩地球化学特征[J].岩石矿物学杂志，1994，13（4）：297304.

JI Jinsheng，TAO Hongxiang，YANG Xingke.Geochemical Characteristics of Volcanic Rocks Within Different Tectonic Settings in the Central Part of East Tianshan Mountains[J].Acta Petrologica et Mineralogica，1994，13（4）：297304.

周济元，茅燕石，黄志勋，等.东天山古大陆边缘火山地质[M].成都：成都科技大学出版社，1994.

ZHOU Jiyuan，MAO Yanshi，HUANG Zhixun，et al.Ancient Continental Margin Volcano Geology in the Eastern Tianshan[M].Chengdu：Chengdu University of Science and Technology Press，1994.

杨兴科，姬金生，陈 强，等.东天山区域韧性剪切带特征[J].新疆地质，1999，17（1）：5564.

YANG Xingke，JI Jinsheng，CHEN Qiang，et al.Features and Significance of Regional Ductile Shear Zone，Eastern Tianshan[J].Xinjiang Geology，1999，17（1）：5564.

丁天府.新疆雅满苏组层控型铁矿的地质特征[J].中国区域地质，1990（3）：269272.

DING Tianfu.The Geological Characteristics of Stratabound Iron Deposits in the Yamansu Formation in Xinjiang[J].Regional Geology of China，1990（3）：269272.

王碧香，李兆鼐，赵光赞，等.新疆北天山东段花岗岩类地球化学特征[J].地质学报，1989，63（3）：236245.

WANG Bixiang，LI Zhaonai，ZHAO Guangzan，et al.Geochemical Characteristics of Granitoids in the Eastern Sector of the Northern Tianshan Mountains，Xinjiang[J].Acta

Geologica Sinica，1989，63（3）：236245.

TAYLOR S R，MCLENANN S M.The Continental Crust：Its Composition and Evolution[M].London： Blackwell，1985.

BAU M，DULSKI parative Study of Yttrium and Rareearth Element Behaviours in Fluorinerich Hydrothermal Fluids[J].Contributions to Mineralogy and Petrology，1995，119（2/3）：213223.

赵 斌，赵劲松，刘海臣.长江中下游地区若干Cu（Au）、CuFe（Au）和Fe矿床中钙质矽卡岩的稀土元素地球化学[J].地球化学，1999，28（2）：113125.

ZHAO Bin，ZHAO Jinsong，LIU Haichen.REE Geochemical Studies of Whole Rock and Rockforming Minerals in Skarns from Cu（Au），CuFe（Au） and Fe Ore Deposits Distributed Along Middlelower Reaches of Yangtze River，China[J].Geochimica，1999，28（2）：113125.

MICHARD A，ALBAREDE F.The REE Content of Some Hydrothermal Fluids[J].Chemical Geology，1986，55（1/2）：5160.

BAU M.Rareearth Element Mobility During Hydrothermal and Metamorphic Fluidrock Interaction and Significance of the Oxidation State of Europium[J].Chemical Geology，1991，93（3/4）：219230.

BOULVAIS P，FOURCADE S，MOINE B，et al.Rareearth Elements Distribution in Granulitefacies Marbles：A Witness of Fluidrock Interaction[J].Lithos，2000，53（2）：117126.

赵劲松，邱学林，赵 斌，等.大冶—武山矿化夕卡岩的稀土元素地球化学研究[J].地球化学，2007，36（4）：400412.

ZHAO Jinsong，QIU Xuelin，ZHAO Bin，et al.REE Geochemistry of Mineralized Skarns from Daye to Wushan Region，China[J].Geochimica，2007，36（4）：400412.

杨富全，毛景文，徐林刚，等.新疆蒙库铁矿床稀土元素地球化学及对铁成矿作用的指示[J].岩石学报，2007，23（10）：24432456.

YANG Fuquan，MAO Jingwen，XU Lingang，et al.REE Geochemistry of the Mengku Iron Deposit，Xinjiang，and Its Indication for Iron Mineralization[J].Acta Petrologica Sinica，2007，23（10）：24432456.

张志欣，杨富全，罗五仓，等.新疆阿尔泰乌吐布拉克铁矿床矽卡岩矿物特征及其地质意义[J].岩石矿物学杂志，2011，30（2）：267280.

ZHANG Zhixin，YANG Fuquan，LUO Wucang，et al.Skarn Mineral Characteristics of the Wutubulake Iron Deposit in Altay，Xinjiang，and Their Geological Significance[J].Acta Petrologica et Mineralogica，2011，30（2）：267280.

杨富全，刘 锋，柴凤梅，等.新疆阿尔泰铁矿成矿流体及成矿过程[J].地球科学与环境学报，2012，34（3）：1731.

YANG Fuquan，LIU Feng，CHAI Fengmei，et al.Oreforming Fluid and Metallogenic Process of Iron Deposit in Altay of Xinjiang[J].Journal of Earth Sciences and Environment，2012，34（3）：1731.

王莉娟，王京彬，王玉往，等.内蒙黄岗梁矽卡岩型铁锡矿床稀土元素地球化学[J].岩石学报，2002，18（4）：575584.

WANG Lijuan，WANG Jingbin，WANG Yuwang，et al.REE Geochemistry of the Huanggangliang Skarn FeSn Deposit，Inner Mongolia[J].Acta Petrologica Sinica，2002，18（4）：575584.

KATO Y.Rare Earth Elements as an Indicator to Origins of Skarn Deposits：Examples of the Kamioka ZnPb and YoshiwaraSannotake Cu（Fe） Deposits in Japan[J].Resource Geology，1999，49（4）：183198.

刑凤鸣.隙控矽卡岩型矿床一例——论伏牛山矽卡岩型铜矿床似层状矿体之成因[J].地质与勘探，1984（2）：1215.

XING Fengming.One Case of Crack Controlling Skarn Deposit—Discussion on the Genesis of Stratiformlike Orebody in Funiushan Skarn Cu Deposit[J].Geology and Exploration，1984（2）：1215.

徐林刚，郑建民，杨富全，等.新疆富蕴县蒙库铁矿床矿床地质及地球化学特征[J].矿床地质，2006，25（增）：329332.

XU Lingang，ZHENG Jianmin，YANG Fuquan，et al.Geological and Geochemical Characteristics of the Mengku Iron Deposit in Fuyun County，Xingjiang[J].Mineral Deposits，2006，25（S）：329332.

张红军.新疆富蕴县蒙库铁矿床东段乌吐布拉克铁矿床地质特征[J].甘肃科技，2012，28（16）：3133.

ZHANG Hongjun.Geological Characteristics of Wutubulake Iron Deposit in the Eastern of Mengku Iron Deposit，Fuyun County，Xinjiang[J].Gansu Science and Technology，2012，28（16）：3133.

KLINKHAMMER G P，ELDERFIELD H，EDMOND J M，et al.Geochemical Implications of Rare Earth Element Patterns in Hydrothermal Fluids from Midocean Ridges[J].Geochimica et Cosmochimica Acta，1994，58（23）：51055113.

HAAS J R，SHOCK E L，SASSANI D C.Rare Earth Elements in Hydrothermal Systems：Estimates of Standard Partial Molal Thermodynamic Properties of Aqueous Complexes of the Rare Earth Elements at High Pressures and Temperatures[J].Geochimica et Cosmochimica Acta，1995，59（21）：43294350.

丁振举，刘丛强，姚书振，等.东沟坝多金属矿床矿质来源的稀土元素地球化学限制[J].吉林大学学报：地球科学版，2003，33（4）：437442.

DING Zhenju，LIU Congqiang，YAO Shuzhen，et al.The REE Constraints on Ore Sources of the Donggouba Polymetallic Deposit[J].Journal of Jilin University：Earth Science Edition，2003，33（4）：437442.

肖成东，刘学武.东蒙地区矽卡岩石榴石稀土元素地球化学及其成因[J].中国地质，2002，29（3）：311316.

XIAO Chengdong，LIU Xuewu.REE Geochemistry and Origin of Skarn Garnets from Eastern Inner Mongolia[J].Geology in China，2002，29（3）：311316.

杨兴莲，朱茂炎，赵元龙，等.黔东震旦系—下寒武统黑色岩系稀土元素地球化学特征[J].地质论评，2008，54（1）：315.

YANG Xinglian，ZHU Maoyan，ZHAO Yuanlong，et al.REE Geochemical Characteristics of the EdiacaranLower Cambrian Black Rock Series in Eastern Guizhou[J].Geological Review，2008，54（1）：315.第35卷 第2期2013年6月地球科学与环境学报Journal of Earth Sciences and EnvironmentVol35 No2June 2013